專利名稱：一種測定厭氧氨氧化顆粒污泥活性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于城市生活污水處理與再生領(lǐng)域，具體涉及厭氧氨氧化顆?；钚缘臏y定方法。
背景技術(shù)：
2012年6月，環(huán)保部發(fā)布了《2011中國環(huán)境狀況公報(bào)》。報(bào)告指出，在全國十大水系的主要污染指標(biāo)中，氨氮、生化需氧量和總磷等指標(biāo)排名前列，特別是在人口密集的黃河、長江流域，氨氮污染更是分別占據(jù)了第I和第2位；監(jiān)測的26個(gè)國控重點(diǎn)湖泊(水庫)中，中營養(yǎng)狀態(tài)、輕度富營養(yǎng)狀態(tài)和中度富營養(yǎng)狀態(tài)的湖泊(水庫)比例分別為46.2%,46.1%和
7.7%，大部分湖泊均存在由氮磷引起的富營養(yǎng)化問題。據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測，2008年全國廢水排放量為1347億噸，到2020年將增長到1697億噸，廢水排放總量呈上升趨勢，水污染的威脅正在并將繼續(xù)加劇。厭氧氨氧化(Anaerobic Ammonium Oxidation, ΑΝΑΜΜ0Χ)是指微生物在厭氧條件下直接以NH4+為電子供體，以N03_或N02_為電子受體，將NH4+, N03_或N02_轉(zhuǎn)變成N2的生物學(xué)過程。相比于其他脫氮工藝，不需外加有機(jī)物作電子供體，無需外加無機(jī)碳源，污泥產(chǎn)量低，無二次污染，節(jié)省供氧能耗，運(yùn)行費(fèi)用較低?，F(xiàn)有的厭氧氨氧化工藝主要有生物膜法、活性污泥法。與生物膜法相比，活性污泥法能夠?qū)崿F(xiàn)較高的處理負(fù)荷，但是絮狀厭氧氨氧化污泥沉降性能較差，容易從反應(yīng)器中被洗出，造成反應(yīng)器中生物濃度降低，脫氮性能下降。顆粒污泥具有優(yōu)良的沉降性能，易于通過沉淀而持留，有利于微生物的擴(kuò)增，并有較高的生物活性。王俊敏利用成功啟動(dòng)的UASB反應(yīng)器，通過逐漸降低HRT的方式，在70d時(shí)實(shí)現(xiàn)顆?；骄綖?.73mm。唐崇儉利用在高負(fù)荷運(yùn)行下的EGSB反應(yīng)器培養(yǎng)出的ΑΝΑΜΜ0Χ顆粒污泥平均粒徑為(2.51±0.91)mm。雖然許多研究學(xué)者已成功培養(yǎng)出厭氧氨氧化顆粒污泥，但是所培養(yǎng)的顆粒污泥的粒徑有所不同。對(duì)于不同粒徑的處理能力的研究還處于初期，Ni等通過數(shù)學(xué)模型的模擬，得出容積去除速率最大(0.8kgN/m3/d)時(shí)的最佳粒徑范圍是
1.0 L 3mmη通過測定不同粒徑厭氧氨氧化顆粒污泥的處理能力，為以后顆粒污泥的培養(yǎng)提供了指導(dǎo)，通過培養(yǎng)厭氧氨氧化活性最高的顆粒污泥，能實(shí)現(xiàn)較高的處理能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種測定厭氧氨氧化顆粒污泥活性的方法?！N測定厭氧氨氧化顆粒污泥活性的方法，其特征在于，包括以下步驟:(I)人工配制 c (ΝΗ4+-Ν):c (NOf-N) =1:1.30-1:1.33，且其中 c (NH4+_N) =50_100mg/L、c(N02_-N) =65-140mg/L)、NaHCO30.5g/L的混合液，并向其中添加微量元素濃縮液1、II，其中每升混合液添加微量元素濃縮液1、II各1.0mL，得到反應(yīng)用水，其中微量元素濃縮液I 的組成為:EDTA5g/L、FeS045g/L ;微量元素濃縮液 II 的組成:EDTA15g/L、H3BO40.014g/L、MnCl2.4H200.99g/L、CuSO4.5H200.25g/L、ZnSO4.7H200.43g/L、NiCl2.6H200.19g/L、NaSeO4.IOH2O0.2lg/L, NaMoO4.2H200.22g/L ；(2)測定活性污泥的方法:利用高純氮對(duì)反應(yīng)瓶進(jìn)行吹脫，以消除溶解氧的影響，在33°C -36°C條件下，以體積為V的廣口瓶為反應(yīng)瓶，塞子上有進(jìn)氣口與出氣口，利用基質(zhì)濃度變化的最大斜率，除以反應(yīng)器中污泥濃度，得出污泥的最大比反應(yīng)速率(最大活性)；取厭氧氨氧化顆粒污泥，進(jìn)行篩分，得到不同粒徑的顆粒污泥，靜沉10_20min，然后讀取不同粒徑污泥沉降后污泥所占的體積'，％，^……Vn，n代表篩分出幾個(gè)不同的粒徑范圍，另測定該體積下，不同顆粒污泥的干重，計(jì)算出不同粒徑范圍的污泥密度P1, P2,
P 3，P 4......P η ;在每個(gè)反應(yīng)瓶中各添加V#體積的步驟(I)中的反應(yīng)用水，然后并分別加入V1 '，V2 ; ,V3 ; ,V4 ;……\丨的不同粒徑的厭氧氨氧化顆粒污泥，其中V水為80%V-85%V，V廣，V2 ; , V3 ;，V/……Vn ’為6%-7%V，計(jì)算得到每個(gè)反應(yīng)瓶中的污泥濃度MLSS1= P J1 ’ /(V1 ; +V*), MLSS2=P2V2 ; /(V2' +V水)，MLSS3=P 3V3 ' /(V3' +V水)，MLSS4= P 4V4 ' /(V +V水)……MLSSn=PnVn' / (Vn / +V水)；污泥活性測定，將準(zhǔn)備好的反應(yīng)瓶放入已達(dá)試驗(yàn)溫度33°C -36°C的恒溫水浴搖床中，控制搖床轉(zhuǎn)速在80-120r/min，利用氮?dú)獯得?5_30min，然后開始試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中通過PH計(jì)觀察反應(yīng)瓶中pH的變化，并通過加入HCl或NaOH維持反應(yīng)瓶中pH在7.4-8.0之間，試驗(yàn)過程中，每隔0.5-1.0h停止通入氮?dú)猓瑥姆磻?yīng)瓶中取樣進(jìn)行測試，后通入氮?dú)庠賳?dòng)搖床繼續(xù)試驗(yàn)；污泥 活性數(shù)據(jù)處理，對(duì)每個(gè)反應(yīng)瓶測定多個(gè)時(shí)刻體系上清液中總氮濃度，然后繪制總氮濃度變化曲線，從而求出不同粒徑所對(duì)應(yīng)的反應(yīng)瓶中基質(zhì)濃度變化的最大斜率V1,
V2, V3, V4......Vn，然后用不同粒徑所對(duì)應(yīng)的反應(yīng)瓶中總氮濃度變化的最大斜率V1, V2, V3,
V4……Vn除以反應(yīng)瓶中污泥濃度MLSS1，MLSS2, MLSS3, MLSS4……MLSSn,即能得到不同粒徑的污泥的最大活性 vmaxl，Vmax2, Vmax3, Vmax4……vmaxn。并進(jìn)一步得到何種粒徑的污泥的活性最大。這為以后培養(yǎng)高效的厭氧氨氧化顆粒污泥，實(shí)現(xiàn)較高的處理負(fù)荷，提供了理論支持。與現(xiàn)有厭氧氨氧化污泥活性測定方法相比，本發(fā)明具有以下有益效果:1)本發(fā)明能夠?qū)Σ煌降膮捬醢毖趸w粒污泥的處理能力進(jìn)行測定，得到最佳的顆粒粒徑。2)本發(fā)明能夠?yàn)橐院笈囵B(yǎng)厭氧氨氧化顆粒污泥的粒徑提供指示作用，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器更好的去除能力。


圖1是本發(fā)明采用的試驗(yàn)裝置示意圖①高純氮?dú)?，純度?2%②反應(yīng)瓶③恒溫水浴搖床④pH計(jì)⑤氮?dú)獯得撨M(jìn)氣口 /取樣口⑥氮?dú)獯得摮鰵饪?取樣時(shí)氮?dú)膺M(jìn)氣口圖2是采用本發(fā)明方法測得的基質(zhì)濃度變化曲線圖3是采用本發(fā)明方法測得的不同粒徑范圍內(nèi)的顆粒污泥的活性。以下結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此。
具體實(shí)施例方式采用的試驗(yàn)裝置示意圖見圖1，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。實(shí)施例1:測定UASB反應(yīng)器內(nèi)形成厭氧氨氧化顆粒污泥不同粒徑的處理能力。反應(yīng)瓶的總體積為1.0L,通入92%的氮?dú)膺M(jìn)行除氧,控制搖床的轉(zhuǎn)速為100r/min,控制搖床水浴的溫度為 35°C，試驗(yàn)用水為 c(NH4+-N)=52mg/L、c (NO2^-N) =70mg/L、NaHCO30.5g/L、微量元素濃縮液1、II各lmL/L，微量元素濃縮液I的組成(g/L):EDTA5、FeS045 ;微量元素濃縮液II的組成(g/L):EDTA15、H3BO40.014、MnCl2.4Η200.99、CuSO4.5Η200.25、ZnSO4.7Η200.43、NiCl2.6Η200.19、NaSeO4.IOH2O0.21、NaMoO4.2Η200.22取厭氧氨氧化顆粒污泥進(jìn)行篩分，對(duì)污泥進(jìn)行分粒徑范圍為:0.6-1.0mm，
1.0-1.5mm, 1.5-2.0mm, >2.0mm,各取每個(gè)粒徑范圍內(nèi)的顆粒污泥5mL, 6.5mL, 5mL, 6mL,然后對(duì)該污泥進(jìn)行烘干，測得每個(gè)粒徑范圍的顆粒污泥的干重為:0.5315g，0.272g，0.209g,0.249g，則通過計(jì)算得每個(gè)粒徑范圍的顆粒污泥的密度為:0.1063g/mL, 0.042g/mL,0.042g/mL,0.0415g/mL。分別取0.6-1.0mm, 1.0-1.5mm, 1.5-2.0mm, >2.0mm四種不同粒徑組分的顆粒污泥各:45mL，45.5mL, 43mL, 45mL,并加入上述人工配水各900mL，則每個(gè)反應(yīng)器中的污泥濃度為2.29g/L，3.877g/L，1.8941g/L，3.629g/L，將準(zhǔn)備好的反應(yīng)瓶放入已達(dá)試驗(yàn)溫度35°C的恒溫水浴搖床中，控制搖床轉(zhuǎn)速在100r/min,利用氮?dú)獯得?0min,然后開始試驗(yàn),試驗(yàn)過程中通過pH計(jì)觀察反應(yīng)瓶中pH的變化，加入適量的HCl維持反應(yīng)瓶中pH在7.4-8.0之間，試驗(yàn)過程中，每隔30m in停止氮?dú)?，從反?yīng)瓶中取樣，后通入氮?dú)庠賳?dòng)搖床繼續(xù)試驗(yàn)。對(duì)每個(gè)反應(yīng)瓶中所取的上清液進(jìn)行測定，繪制濃度變化曲線，根據(jù)求出0.6-1.0mm, 1.0-1.5mm, 1.5-2.0mm, >2.0mm四種不同粒徑的基質(zhì)濃度變化曲線最大斜率，分別為:1.20,0.82,0.3646，1.16，利用各自的最大斜率除以各對(duì)應(yīng)的反應(yīng)瓶中的污泥濃度 2.29g/L, 3.877g/L, 1.8941g/L, 3.629g/L,則得出 0.6-1.0mm，1.0-1.5mm，1.5-2.0mm，>2.0mm四種不同粒徑的基質(zhì)最大比反應(yīng)速率為0.5246kgN/ (kg *d),0.2122kgN/ (kg *d),
0.1925kgN/ (kg.d), 0.2638kgN/ (kg.d)。得出的結(jié)論是當(dāng)粒徑范圍在 0.6-1.0mm 之間時(shí)，厭氧氨氧化顆粒的處理能力較強(qiáng)。測得的基質(zhì)濃度變化曲線見圖2，測得的不同粒徑范圍內(nèi)的顆粒污泥的活性見圖3。
權(quán)利要求
1.一種測定厭氧氨氧化顆粒污泥活性的方法，其特征在于，包括以下步驟:(1)人工配制 C (NH4+-N): C (NOf-N) =1:1.30-1:1.33,且其中 c (NH4+_N) =50_100mg/L、c (NOf-N)=65-140mg/L)、NaHCO30.5g/L的混合液，并向其中添加微量元素濃縮液1、II，其中每升混合液添加微量元素濃縮液1、II各1.0mL，得到反應(yīng)用水，其中微量元素濃縮液I的組成為:EDTA5g/L、FeS045g/L ;微量元素濃縮液 II 的組成:EDTA15g/L、H3BO40.014g/L、MnCl2.4H200.99g/L、CuSO4.5H200.25g/L、ZnSO4.7H200.43g/L、NiCl2.6H200.19g/L、NaSeO4.IOH2O0.2lg/L, NaMoO4.2H200.22g/L ； (2)測定活性污泥的方法:利用高純氮對(duì)反應(yīng)瓶進(jìn)行吹脫，以消除溶解氧的影響，在330C -36 °C條件下，以體積為V的廣口瓶為反應(yīng)瓶，塞子上有進(jìn)氣口與出氣口，利用基質(zhì)濃度變化的最大斜率，除以反應(yīng)器中污泥濃度，得出污泥的最大比反應(yīng)速率； 取厭氧氨氧化顆粒污泥，進(jìn)行篩分，得到不同粒徑的顆粒污泥，靜沉10_20min，然后讀取不同粒徑污泥沉降后污泥所占的體積V1, V2，V3，V4……Vn，n代表篩分出幾個(gè)不同的粒徑范圍，另測定該體積下，不同顆粒污泥的干重，計(jì)算出不同粒徑范圍的污泥密度P1, P2, P3,P 4......P η ; 在每個(gè)反應(yīng)瓶中各添加V#體積的步驟(I)中的反應(yīng)用水，然后并分別加入V/ ,N2'，V3 ; ,V4 ;……\丨的不同粒徑的厭氧氨氧化顆粒污泥，其中V水為80%V-85%V，V/ ,V2 ;，V，V……Vn ’為6%-7%V，計(jì)算得到每個(gè)反應(yīng)瓶中的污泥濃度MLSS1= P J1 ’ / (V+V水)，MLSS2= P 2V2 ; / (V2 ; +V水)，MLSS3=P 3V3 ; / (V3 ; +V水)，MLSS4= P 4V4 ; / (V4 ;+V水)……MLSSn=PnVn' / (Vn / +V水)； 污泥活性測定，將準(zhǔn)備好的反應(yīng)瓶放入已達(dá)試驗(yàn)溫度33°C _36°C的恒溫水浴搖床中，控制搖床轉(zhuǎn)速在80-120r/min,利用氮?dú)獯得?5_30min,然后開始試驗(yàn),試驗(yàn)過程中通過pH計(jì)觀察反應(yīng)瓶中PH的變化，并通過加入HCl或NaOH維持反應(yīng)瓶中pH在7.4-8.0之間，試驗(yàn)過程中，每隔0.5-1.0h停止通入氮?dú)?，從反?yīng)瓶中取樣進(jìn)行測試，后通入氮?dú)庠賳?dòng)搖床繼續(xù)試驗(yàn)； 污泥活性數(shù)據(jù)處理，對(duì)每個(gè)反應(yīng)瓶測定多個(gè)時(shí)刻體系上清液中總氮濃度，然后繪制總氮濃度變化曲線，從而求出不同粒徑所對(duì)應(yīng)的反應(yīng)瓶中基質(zhì)濃度變化的最大斜率Vl，v2, V3,V4......Vn，然后用不同粒徑所對(duì)應(yīng)的反應(yīng)瓶中總氮濃度變化的最大斜率V1, V2, V3, V4......Vn除以反應(yīng)瓶中污泥濃度MLSS1，MLSS2,MLSS3,MLSS4……MLSSn,即能得到不同粒徑的污泥的最 舌!'生 Vmaxl，Vmax2，Vmax3，ax4 Vmaxn。
全文摘要
一種測定厭氧氨氧化顆粒污泥活性的方法，屬于城市生活污水處理與再生領(lǐng)域。厭氧氨氧化顆粒污泥進(jìn)行篩分，分別測得密度，在不同的反應(yīng)瓶中分別加入反應(yīng)用水并分別加入不同粒徑的污泥顆粒，通過測定基質(zhì)濃度變化的最大斜率，除以反應(yīng)器中污泥濃度，得出污泥的最大比反應(yīng)速率(最大活性)。本發(fā)明能夠?yàn)橐院笈囵B(yǎng)厭氧氨氧化顆粒污泥的粒徑提供指示作用，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器更好的去除能力。
文檔編號(hào)G01N15/00GK103115855SQ201310058809
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月25日
發(fā)明者李冬, 李德祥, 吳迪, 王斌, 梁瑜海, 高偉楠, 楊胤, 何永平, 張翠丹, 張玉龍, 吳青, 周元正, 蘇慶嶺, 門絢, 曾輝平, 張 杰 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)